大数据建模高考化学：离子反应条件及双水解反应

【高考化学·考试大纲】(1)认识酸、碱、盐等电解质在水溶液中或熔融状态下能发生电离。(2)通过实验事实认识离子反应及其发生的条件。(3)了解常见离子的检验方法。

【考型1】审题干限制条件

1.[17 江苏,9]常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　)

A.无色透明的溶液中:Fe3+、Mg2+、SCN-、Cl-

B.c(H+)/c(OH-)=1×10-12的溶液中:K+、Na+、CO2-3、NO-3

C.c(Fe2+)=1mol·L-1的溶液中:K+、NH+4、MnO-4、SO2-4

D.能使甲基橙变红的溶液中:Na+、NH+3、SO2-4、HCO-3

【考型2】非氧化还原反应(在酸性、碱性环境下的共存)

2.[15 江苏,6]常温下,下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是(　)

A.使酚酞变红色的溶液:Na+、Al3+、SO42-、Cl-

B.的溶液:NH4+、Ca2+、Cl-、NO3-

C.与Al反应能放出H2的溶液:Fe2+、K+、NO3-、SO42-

D.水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液:K+、Na+、AlO2-、CO32-

【考型3】非氧化还原反应(生成难溶盐或发生彻底的双水解反应)

3.[双选]室温下,下列各组离子能大量共存的是(　)

A.[14 江苏,3]0.1mol·L-1FeCl3溶液中一定能大量共存:Fe2+、NH＋4、SCN-、SO3-

B.[18 江苏,4]0.1mol·L-1Fe2(SO4)3溶液:Cu2+、NH＋4、NO3-、SO42-

C.[14 山东,12]弱碱性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、HCO－3

D.[18 江苏,4]0.1mol·L-1NaOH溶液:Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-

【考型4】氧化还原反应

4.下列离子在指定条件下能大量共存的是(　)

A.[14 广东,8]水溶液中:Fe2+、H+、SO23－、ClO-

B.[14 山东,12]酸性溶液中:Na+、ClO-、SO24－、I-

C.[15 广东,8]水溶液中:K+、Na+、SO24-、MnO－4

D.[18 江苏,4]0.1mol·L-1KI溶液:Na+、K+、ClO-、OH-

离子在溶液中能大量共存,就是指离子之间不发生任何反应;若能发生反应则不能大量共存。离子不共存的情况归类分析有如下三种类型,即“一干(题干)、二性(非氧化还原反应)、三氧化还原”。

一、细审题干限制条件

1.分析时,先看组内离子或微粒能否共存,再看题干条件。

2.是否“无色透明”溶液:排除有色离子,如Cu2+、Fe2+、Fe3+、MnO4－、Cr2O27－、[Fe(SCN)]2+、Cr3+、CrO24－等。

3.分清判断前提:是“共存”还是“不共存”;是发生复分解反应还是因“发生氧化还原反应”而不能大量共存。

4.分清限定范围:是“一定(分析时举特例或反例)”还是“可能(分析时举正例)”等限定条件。

5.在指定分散系中能否共存:分析时常在选项中加入指定微粒后分析。

二、非氧化还原(溶液在酸性、碱性环境下的共存情况)(www.xing528.com)

通常指定的条件有三种:酸性,碱性,酸或碱性。

1.在酸性溶液中能否大量共存

(1)酸性条件的确认:pH<7;c(H+)>10-7mol/L(常温);在任何温度下酸碱指示剂的颜色(石蕊试液显红色,甲基橙显红色,pH试纸变红色);含能强烈水解的阳离子(Fe3+、Al3+)等。

(2)强酸根离子(主要指:SO42-、NO3-、Cl-、Br-、I-、ClO4-等,其他阴离子基本属于弱酸根离子,不能大量共存)。方法：记住少的几种强酸根离子就行了,不必再去记众多的弱酸根离子。

2.在碱性溶液中能否大量共存

(1)碱性条件的确认:pH>7,在任何温度下能使pH试纸呈蓝色的溶液;能使石蕊试液呈蓝色的溶液;能使酚酞试液呈红色的溶液。

(2)强碱金属阳离子,如K+、Na+、Ba2+;其他阳离子基本不能大量共存,如NH+4、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+等水解显酸性的阳离子。仍采用记“少不记多”的原则。

3.在酸性、碱性溶液中能否共存

(1)既可能呈酸性又可能呈碱性条件的确认:由水电离出的c(H+)≠10-7mol·L-1(>7或<7);加入铝能放出气体的溶液(放出H2的溶液要除HNO3);能溶解Al(OH)3、Al2O3的溶液;与HCO-3不共存的溶液;能使甲基橙呈黄色的溶液。

(2)判断时分酸或碱两种情况分别讨论,注意条件是“一定”还是“可能”。

(3)特别强调,HCO-3与强酸(HCO-3+H+===CO2↑+H2O)或强碱(HCO-3+OH-CO2-3+H2O)都不能大量共存,只能在近中性(或弱碱性)的溶液中存在;HCO-3能与Ca2+、Ba2+、Mg2+、NH+4、C6H5O-等离子共存。同理,其他弱酸的酸式酸根阴离子,如HS-、HSO－3、HPO24－、H2PO4－等,与H+和OH-均不能大量共存。

三、非氧化还原反应(生成难溶盐或发生彻底的双水解反应)

1.发生彻底的双水解反应

(1)含Al3+、AlO-2离子的溶液

①含Al3+的溶液:与弱碱性物质(HCO-3、CO2-3、S2-、AlO-2、ClO-等)发生彻底的双水解,生成Al(OH)3沉淀;与过量的强碱反应时,生成沉淀,沉淀又溶解生成AlO-2,但与过量的氨水反应只生成沉淀,沉淀不溶解。

②含AlO-2溶液:能与弱酸性物质(如Mg2+、Fe3+、Fe2+、NH+4等)发生彻底的双水解反应沉淀,与过量的强酸反应时沉淀溶解。

③Al3+与AlO-2能发生彻底的双水解反应,不能大量共存。

★④Al3+和AlO-2均能与HCO-3反应,但原理不同:

AlO-2+HCO-3+H2O===Al(OH)3↓+CO2-3

Al3++3HCO-3===Al(OH)3↓+3CO2↑

(2)不是所有的弱酸根离子与弱碱根离子都不能共存,如NH+4与CH3COO-、HCO-3、CO2-3;稀的Mg2+与HCO-3等弱离子间只能发生微弱的双水解,能大量共存。

★(3)强烈水解的离子在pH=7的中性溶液中都不能存在,会发生彻底的水解。如Fe3+、Al3+与AlO-2、CO2-3、SiO2-3。

2.其他非氧化还原反应

一般是阴阳离子结合,考虑复分解反应的三个发生条件:(1)生成气体(CO2、SO2)。(2)生成沉淀(BaSO4、CaCO3、AgCl、CuS、AgI等。注意:Mg2+与SO2-4共存,而Mg2+与CO2-3不共存)。(3)生成弱电解质或配合物

{CH3COOH、H3PO4、HF、HClO、H2SiO3、HCN、NH3·H2O、

[Fe(SCN)2]2+、[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+}。(4)溶液中的Na+、K+与一般的离子均能大量共存,可以不作考虑。

四、氧化还原反应

因氧化还原而不能大量共存的情况,常考的氧化性离子(Fe3+、ClO-、MnO-4、Cr2O2-7、H++NO-3等)与还原性离子(Fe2+、S2-、SO2-3、I-等)不能大量共存。

几点注意:

(1)在中性或碱性条件下,NO-3是“万能”可溶离子。但在酸性条件下(H++NO-3)则有强氧化性,所以,当溶液中含有NO-3时,要认真找一找是否有H+和还原性离子存在。

(2)H+与S2O2-3不共存:2H++S2O2-3===S↓+SO2↑+3H2O

(3)在酸性溶液中SO2-3和S2-发生归中反应:2S2-+SO2-3+6H+===3S↓+3H2O,但在中性或碱性溶液中SO2-3和S2-可以共存。